Tiểu luận năng lượng tái tạo potx

Mục lục
1. Năng lượng và vai trò của năng lượng
2. Các vấn đề về năng lượng
3. Nhu cầu và tiềm năng của năng lượng tái tạo
i. Năng lượng tái tạo là gì
ii. Các loại năng lượng tái tạo
iii. Tiềm năng của năng lượng tái tạo
4. Năng lượng mặt trời
i. Mặt Trời và Trái Đất
ii. Bức xạ Mặt Trời
iii. Năng lượng Mặt Trời
a) Nhiệt điện Mặt Trời
b) Bếp Mặt Trời
c) c) Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng năng lượng
Mặt Trời
d) Pin Mặt Trời
I. Pin quang điện
• Chất bán dẫn
• Cấu tạo của pin quang điện
• Nguyên lý làm việc
• Tính chất
• Các loại pin
 Pin Mặt Trời kiểu màng mỏng
 Pin từ cây thuốc lá
 Pin CUESS
 Pin chất màu nhạy quang
 Pin chất dẻo
II. Bộ biến đổi DC-AC
5. Năng lượng gió
i. Lịch sử hình thành
ii. Nguyên lý làm việc

iii. Các bộ phận cơ bản của hệ thống
a) Tuabin gió
b) Tháp đỡ
c) Bộ điều khiển sạc bình ắc quy
d) Bộ phận xả điện
e) Hệ thống bình ắc quy
f) Hệ thống hiển thị
g) Tủ điện một chiều
h) Bộ chuyển đổi điện DC-AC
i) Máy phát điện dự phòng
j) Bảng điện xoay chiều
k) Hệ thống nối với mạng điện lưới
1. Năng lượng và vai trò của năng lượng
Từ xa xưa, ngay khi con người bắt đầu sáng tạo ra những công cụ mới để nâng cao năng suất lao
động, cải tạo tự nhiên và nâng cao chất lượng cuộc sống, năng lượng đã trở thành một nhu cầu
tất yếu, không ngừng gia tăng cả về số lượng và chất lượng của con người. Nó là nguồn nguyên
liệu, nhiên liệu là động lực chính cho sự phát triển của toàn nhân loại.
Mỗi cuộc cách mạng của xã hội loài người đều có nền tảng là một cuộc cách mạng triệt để và
rộng khắp về năng lượng. Tổ tiên chúng ta đã biết sử dụng lửa từ hàng trăm nghìn năm trước.
Khi con người còn sống trong hang động, thì lửa được sử dụng để chiếu sáng, sưởi ấm và nấu
nướng. Sau đó, nhờ sử dụng lửa, tổ tiên chúng ta đã làm ra được đồ gốm và các công cụ bằng
kim loại. Với những công cụ đó, con người đã thực hiện được các hoạt động sản xuất như canh
tác, trồng trọt và chăn nuôi, qua đó các cộng đồng xã hội được hình thành. Có thể nói rằng, lửa
chính là xuất phát điểm của nền văn minh nhân loại.
Vào cuối thế kỷ 18, ở Anh đã phát minh ra máy hơi nước dùng nhiên liệu than đá. Từ đó, cuộc
cách mạng về động lực bùng nổ và dẫn đến cuộc cách mạng công nghiệp. Hơn nữa, với kỹ thuật
của động cơ đốt trong và sử dụng điện ở thế kỷ 19, nhiều phát minh có tính bước ngoặt đã ra đời,
đẩy mạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tạo ra một xã hội thịnh vượng và tiện nghi như
ngày nay.
Trong thế kỉ 20, dầu mỏ trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất. Trên hết thảy, nó đóng vai

trò là nhiên liệu cho các động cơ đốt trong đã cách mạng hóa ngành giao thông, sản xuất và cuộc
sống hàng ngày.
Tiêu chuẩn sống ngày càng cao của hàng triệu con người là dựa trên sự tiêu thụ năng lượng đang
mạnh dần. “Các xã hội năng lượng cao” đã xuất hiện. Hiện tại, ở các nước phát triển tiên tiến,
tiêu thụ năng lượng bình quân trên đầu người cao hơn 50 lần so với xã hội cổ đại và cao hơn 10
lần so với thời điểm trước cuộc cách mạng công nghiệp.
2. Các vấn đề về năng lượng
Các nguồn mà con người có thể thu năng lượng:
- Gỗ
- Sức nước
- Sức gió
- Địa nhiệt
- Ánh sáng mặt trời
- Than đá, dầu, khí tự nhiên (nhiên liệu hóa thạch)
- Uranium (nhiên liệu hạt nhân).
Và trong số đó nhiên liệu hóa thạch được sử dụng phổ biến và nhiều nhất hiện nay. Tài nguyên
thiên nhiên như than đá, dầu, khí có được từ xác chết thực vật và vi sinh vật sinh trưởng từ xa
xưa, trải qua những biến động của vỏ Trái Đất trong một thời gian dài biến đổi thành được gọi là
nhiên liệu hóa thạch. Nhiên liệu hóa thạch cung cấp năng lượng cho những phương tiện giao
thông, các nhà máy công nghiệp, sưởi ấm các toà nhà và sản sinh ra điện năng phục vụ đời sống
con người. Cho đến nay, con người đã sử dụng một lượng rất lớn nhiên liệu hóa thạch như than
đá và dầu để đẩy mạnh quá trình phát triển kinh tế và hiện đang phải phụ thuộc vào nguồn nhiên
liệu hóa thạch, chiếm khoảng 80% nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp.
Tuy nhiên nhiên liệu hóa thạch không phải là vô hạn
-Người ta cho rằng còn có thể khai thác dầu trong 40 năm nữa. Số năm có thể khai thác này
được tính bằng cách chia trữ lượng đã biết cho sản lượng khai thác hàng năm hiện nay.
-Số năm có thể khai thác của khí tự nhiên dự đoán là khoảng 60 năm. Tài nguyên khí tự
nhiên, so với tài nguyên dầu có ưu điểm là có thể đảm bảo được một lượng nhất định trong khu
vực Đông Nam Á và thời gian khai thác cũng lâu hơn. Thực tế là gần 70% trữ lượng được đảm
bảo phụ thuộc vào khu vực Trung Đông và Liên Xô cũ.

- Số năm còn có thể khai thác than là khoảng 230 năm.
Năng lượng hóa thạch gây ô nhiễm môi trường.
Nhiên liệu hóa thạch như dầu, than, khí tự nhiên khi đốt cháy sẽ thải ra CO2, ôxít sunphua
(SOx), ôxít nitơ (NO2), Methane (CH4), nitơ oxit (N2O)…. Những khí này là nguyên nhân dẫn
đến một số hậu quả to lớn đối với môi trường sống và ảnh hưởng trực tiếp đến chính con người
+Mưa axit: SOx, NOx trong khí thải từ các nhà máy và ôtô của lục địa đã tạo ra các phản
ứng hóa học trong không khí, sau đó di chuyển, rồi tạo ra mưa axít làm tiêu trụi các cánh rừng,
tiêu diệt các sinh vật trong ao hồ, gây tác hại to lớn cho sản xuất nông nghiệp. Hiện tượng này
lúc đầu xuất hiện ở Bắc Âu, sau đó, liên tiếp xuất hiện ở khu vực Trung Âu cho đến tận khu vực
Bắc Mỹ và gần đây đã xuất hiện ở cả những khu vực công nghiệp tập trung của Trung Quốc. Tác
hại do ô nhiễm không khí đã vượt ra khỏi biên giới quốc gia và lan ra một khu vực rộng lớn. Đối
sách phòng chống hiện tượng này là cần phải có sự hợp tác của cộng đồng quốc tế.
+Sự nóng lên toàn cầu : Những loại khí như CO2,CH4, N2O thải ra trong quá trình đốt
nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân lớn nhất cho vấn đề ấm lên của Trái Đất.
Hậu quả do “sự nóng lên toàn cầu” gây ra.
• Thay đổi thời tiết có khả năng đưa tới bất ổn chính trị. Hạn hán và hồng thủy liên tục
xảy ra khiến cho dân chúng tại nhiều địa phương phải bỏ nơi chôn rau cắt rốn di
chuyển đi nơi khác. Băng đá tan, tăng mức độ nước biển, gây ra lụt lội, lở đất dọc
theo đại dương và giảm nước ngọt cần thiết cho mọi sinh vật.
• Giông tố bão lụt tăng độ ẩm trên mặt đất.
• Hạn hán gây thiệt hại canh tác, chăn nuôi.
• Nhiều sinh vật quý hiếm sẽ bị tiêu diệt dần dần vì chúng không tồn tại được trong
thời tiết quá nóng cũng như tăng độ acid trong nước biển.
• Trong tương lai, sức nóng có thể tăng khí thải nhà kính bằng cách làm cho các khí
này thoát ra khỏi nơi tích tụ dưới biển.
• Ảnh hưởng của hâm nóng toàn cầu đối với sức khỏe con người là điều rất rõ. Theo
WHO, các bệnh gây ra do thay đổi khí hậu sẽ tăng lên gấp đôi vào thập niên 2030.
Các sinh vật mang mầm bệnh như sốt rét, viêm não, sốt vàng da sẽ gia tăng vì chúng
hợp với khí hậu nóng. Khí hậu nóng lên tạo điều kiện tốt cho muỗi và vi khuẩn,
những tác nhân gây bệnh sốt xuất huyết và viêm não ở người. Thời gian lạnh sẽ thu

ngắn nhưng thời gian nóng tăng, đưa tới nhiều tử vong vì say nóng. Mùa hè năm
2003 tại Pháp với 14,842 tử vong vì nóng tới 40°C là một thí dụ. Những người đang
có bệnh tim mạch mà gặp thời tiết nóng bức thì bệnh tình gia tăng vì tim phải làm
việc nhiều hơn để giữ cơ thể mát.
• Ung thư ngoài da tăng vì tiếp cận quá nhiều với tia nắng mặt trời.
• Một số nhà khoa học cho rằng, thời tiết nóng giúp cho sự tăng sinh của các loại tảo ở
dưới nước, đặc biệt là khi nước bị ô nhiễm. Từ đó một số bệnh truyền nhiễm như
tiêu chảy sẽ xảy ra nhiều hơn.
+Đối với con người:
Đioxit Sunfua (SO2): rất độc hại đối với sức khoẻ của người và sinh vật, gây ra các bệnh về
phổi khí phế quản. SO2 trong không khí khi gặp oxy và nước tạo thành axit, tập trung trong nước
mưa gây ra hiện tượng mưa axit.
Cacbon monoxit (CO): CO không độc với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hoá CO thành
CO2 và sử dụng nó trong quá trình quang hợp. Vì vậy, thảm thực vật được xem là tác nhân tự
nhiên có tác dụng làm giảm ô nhiễm CO. Khi con người ở trong không khí có nồng độ CO
khoảng 250 ppm sẽ bị tử vong.
Năng lượng hóa thạch là nguyên nhân dẫn đến các tranh chấp trên thế giới.
• Tranh chấp khí đốt giữa Nga – Ukraine – EU
• Tranh chấp những giếng dầu và khí đốt trên vùng Trung Á giữa Mỹ, Tây Âu và Nga
• Tranh chấp những giếng dầu ở Trung Đông
• Tranh chấp khí tự nhiên và dầu giữa các quốc gia Mỹ, Canada, các nước Bắc Âu và
Nga ở Bắc Cực
Chính những tranh chấp này dẫn đến bất ổn trên toàn thế giới và ảnh hưởng lớn đến hòa bình thế
giới.
Ngoài ra, giá cả của những loại nhiên liệu hóa thạch cũng ngày càng tăng cao do sự gia tăng
chóng mặt của nhu cầu năng lượng, sự khan hiếm, khó khai thác của chúng.
3. Nhu cầu và tiềm năng của năng lượng tái tạo
Do đó, chính những lý do trên dẫn đến việc cần phải đi tìm những nguồn năng lượng khác dồi
dào hơn, đa dạng hơn, thân thiện hơn để thay thế nguồn năng lượng hóa thạch này và các nguồn
năng lượng tái tạo là một lựa chọn hợp lý nhất.

i. Năng lượng tái tạo là gì
Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn
mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách
một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các
sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời.
Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn năng lượng hay
những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các chuẩn mực của con người thì là
vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành
cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái
tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn
diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất.
Theo ý nghĩa về vật lý, năng lượng không được tái tạo mà trước tiên là do Mặt Trời mang lại và
được biến đổi thành các dạng năng lượng hay các vật mang năng lượng khác nhau.Tùy theo
trường hợp mà năng lượng này được sử dụng ngay tức khắc hay được tạm thời dự trữ.
Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" theo cách nói thông thường là dùng để chỉ đến các chu kỳ tái
tạo mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (thí dụ như khí sinh học so với năng lượng hóa
thạch). Trong cảm giác về thời gian của con người thì Mặt Trời sẽ còn là một nguồn cung cấp
năng lượng trong một thời gian gần như là vô tận. Mặt Trời cũng là nguồn cung cấp năng lượng
liên tục cho nhiều quy trình diễn tiến trong bầu sinh quyển Trái Đất. Những quy trình này có thể
cung cấp năng lượng cho con người và cũng mang lại những cái gọi là nguyên liệu tái tăng
trưởng. Luồng gió thổi, dòng nước chảy và nhiệt lượng của Mặt Trời đã được con người sử dụng
trong quá khứ. Quan trọng nhất trong thời đại công nghiệp là sức nước nhìn theo phương diện sử
dụng kỹ thuật và theo phương diện phí tổn sinh thái.
Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này là việc khai thác các nguồn năng lượng như than đá
hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng mà ngày nay được tiêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất
nhiều. Theo ý nghĩa của định nghĩa tồn tại "vô tận" thì phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng
nhiệt hạch), khi có thể thực hiện trên bình diện kỹ thuật, và phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng
phân hạch) với các lò phản ứng tái sinh, khi năng lượng hao tốn lúc khai thác uranium hay
thorium có thể được giữ ở mức thấp, đều là những nguồn năng lượng tái tạo mặc dù là thường thì
chúng không được tính vào loại năng lượng này.

ii. Các loại năng lượng tái tạo
 Nguồn gốc từ bức xạ của Mặt Trời
Năng lượng Mặt Trời thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ
Mặt Trời đến Trái Đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản
ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Có thể trực tiếp thu lấy
năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời
thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ
để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời,
hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt
như máy điều hòa Mặt Trời.
Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên
kết hóa học của các phản ứng quang hóa. Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang
hợp. Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa
thạch không tái sinh mà các nền công nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng. Nó cũng
là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và
củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này có
thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel
sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn.
Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh
ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được. Trái
Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên,
chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dòng chảy của
nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa học và vật lý của các dòng chảy này.
Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các công
trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dòng chảy sông suối có trước khi thủy điện ra đời
là cối xay nước. Dòng chảy của biển cũng có thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện
dùng dòng chảy của biển.
Dòng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trước khi máy
phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đã được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng
gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này có thể được tận dụng trong

các nhà máy điện dùng sóng biển. Đại dương trên Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn hơn không
khí và do đó thay đổi nhiệt độ chậm hơn không khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời.
Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày. Sự chênh lệch
nhiệt độ này có thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt
lượng của biển.
Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần năng lượng đó
đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điện dùng phản ứng
nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt của dòng sông trở về biển.
 Nguồn gốc từ nhiệt năng của Trái Đất
Nhiệt năng của Trái Đất, gọi là địa nhiệt, là năng lượng nhiệt mà Trái Đất có được thông qua các
phản ứng hạt nhân âm ỉ trong lòng. Nhiệt năng này làm nóng chảy các lớp đất đá trong lòng Trái
Đất, gây ra hiện tuợng di dời thềm lục địa và sinh ra núi lửa. Các phản ứng hạt nhân trong lòng
Trái Đất sẽ tắt dần và nhiệt độ lòng Trái Đất sẽ nguội dần, nhanh hơn nhiều so với tuổi thọ của
Mặt Trời.
Địa nhiệt dù sao vẫn có thể là nguồn năng lượng sản xuất công nghiệp quy mô vừa, trong các
lĩnh vực như:
• Nhà máy điện địa nhiệt
• Sưởi ấm địa nhiệt
 Nguồn gốc từ động năng hệ Trái Đất - Mặt Trăng
Trường hấp dẫn không đều trên bề mặt Trái Đất gây ra bởi Mặt Trăng, cộng với trường lực quán
tính ly tâm không đều tạo nên bề mặt hình elipsoit của thủy quyển Trái Đất (và ở mức độ yếu
hơn, của khí quyển Trái Đất và thạch quyển Trái Đất). Hình elipsoit này cố định so với đường
nối Mặt Trăng và Trái Đất, trong khi Trái Đất tự quay quanh nó, dẫn đến mực nước biển trên một
điểm của bề mặt Trái Đất dâng lên hạ xuống trong ngày, tạo ra hiện tượng thủy triều. Sự nâng hạ
của nước biển có thể làm chuyển động các máy phát điện trong các nhà máy điện thủy triều. Về
lâu dài, hiện tượng thủy triều sẽ giảm dần mức độ, do tiêu thụ dần động năng tự quay của Trái
Đất, cho đến lúc Trái Đất luôn hướng một mặt về phía Mặt Trăng. Thời gian kéo dài của hiện
tượng thủy triều cũng nhỏ hơn so với tuổi thọ của Mặt Trời.
iii. Tiềm năng của năng lượng tái tạo
Chúng ta đang sống giữa rất nhiều nguồn năng lượng sạch và vô tận – như mặt trời, gió, đại

dương, thực vật, nguyên tử, lõi Trái đất – nhưng câu hỏi về công nghệ và tính kinh tế khi khai
thác chúng đã giới hạn trí tưởng tượng của chúng ta. Hiện nay chúng ta có thể khai thác các
nguồn năng lượng sạch sau :
Nhiên liệu sinh học:
Để có được các dạng nhiên liệu sinh học nguồn gốc từ dầu thực vật đòi hỏi phải có quá trình
canh tác và xử lý công phu. Người ta thay đổi cấu trúc gen của các loại tảo để tận dụng lượng
tinh dầu mà chúng liên tục tiết ra và sau đó lọc thành nhiên liệu thay thế. Nhiên liệu sinh học có
thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:
Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng
thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số
loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình
transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol.
Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một
loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá
trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen-lu-lô, lignocellulose. Ethanol được pha chế
với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử
dụng phụ gia chì truyền thống.
Khí sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng khác. Biogas được
tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose,
tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas
từ sản phẩm dầu mỏ.
Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng. Hầu như đây chỉ là một loại
nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tình trạng khủng
hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh
học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại
nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ):
Thân thiện với môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trong quá trình sinh
trưởng (quang hợp) lại sử dụng điôxít cácbon (là khí gây hiệu ứng nhà kính - một hiệu ứng vật
lý khiến Trái Đất nóng lên) nên được xem như không góp phần làm trái đất nóng lên.
Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái

sinh. Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống.
Tuy nhiên, việc sản xuất cồn sinh học từ các nguồn tinh bột hoặc các cây thực phẩm được cho là
không bền vững do ảnh hưởng tới an ninh lương thực. Khả năng sản xuất với quy mô lớn cũng
còn kém do nguồn cung cấp không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết và nông nghiệp. Bên cạnh
đó, giá thành sản xuất nhiên liệu sinh học vẫn cao hơn nhiều so với nhiên liệu truyền thống từ đó
việc ứng dụng và sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống chưa thể phổ biến rộng. Tại thời điểm
hiện tại (2010), công nghệ sản xuất cồn sinh học từ các nguồn lignocellulose chưa đạt được hiệu
suất cao và giá thành còn cao. Theo ước tính trong sau khoảng 7-10 năm, công nghệ này sẽ được
hoàn thiện và đáp ứng được nhu cầu sản xuất và thương mại. Bên cạnh đó, khi nguồn nhiên liệu
truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả năng là ứng cử viên thay thế.
Nhiệt hạch:
Nhiệt hạch hạt nhân - một phản ứng nguyên tử cung cấp năng lượng cho các vì sao - có thể được
sử dụng để tạo ra năng lượng sạch. Đó là năng lượng tỏa ra trong phản ứng kết hợp hai hạt nhân
nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn, ví dụ Doteri + Triti tạo ra Heli. Loại năng lượng này có ưu
điểm là nhẹ, có công suất lớn, nguyên liệu vô tận từ nước biển nhưng nó cũng có những trở ngại
khó khắc phục trong tương lai gần như nhiệt độ của phản ứng ở mức rất cao, khó điều chỉnh,
thiết bị hết sức cồng kềnh. Tuy nhiên nếu thành công thì đây có thể coi là nguồn năng lượng vô
tận của con người.
Địa nhiệt:
Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp
0.3% nhu cầu điện toàn cầu. Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp
đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu
vực.
Năng lượng gió:
Nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài (kể cả các tác hại đến môi trường thí dụ như vì thải các
chất độc hại) thì năng lượng gió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền
nhất. Vì vậy việc hát triển năng lượng gió được tài trợ tại nhiều nước không phụ thuộc vào
đường lối chính trị, thí dụ như thông qua việc hoàn trả thuế (PTC tại Hoa Kỳ), các mô hình hạn
ngạch hay đấu thầu (thí dụ như tại Anh, Ý) hay thông qua các hệ thống giá tối thiểu (thí dụ như
Đức, Tây Ban Nha, Áo, Pháp, Bồ Đào Nha, Hy lạp). Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế

giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy
dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây
Ban Nha việc phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết
tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc gia này. Công
nghệ Đức (bên cạnh các phát triển mới từ Đan Mạch và Tây Ban Nha) đã được sử dụng trên thị
trường nhiều hơn trong những năm vừa qua.
Tổng lượng công xuất sản xuất trên thế giới vào năm 2009 là 159.2 GW, với 340 TWh năng
lượng, xác nhận mức tăng trưởng 31% mỗi năm, một con số khá lớn giữa lúc nền kinh tế tòan
cầu đang gặp nhiều khó khăn. Theo thống kê trên thế giới, Đức, Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Đan
Mạch và Ấn Độ là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới. Chẳng hạn
vào năm 2009, điện gió chiếm 8% tổng số điện xử dụng tại Đức; trong khi đó con số này lên đến
14% ở Ai len và 11% tại Tây Ban Nha. Hoa Kỳ sản xuất nhiều điện gió nhất thế giới với công
xuất nhảy vọt từ 6 GW vào năm 2004 lên đến 35 GW vào 2009 và điện gió chiếm 2.4% tổng số
điện tiêu dùng. Trung Quốc và Ấn Độ cũng phát triễn nhanh về nguồn năng lượng sạch này với
22.5 GW (Trung Quốc, 2009) và 10.9 25 GW (Ấn Độ, 2009).
Công xuất điện gió trên thế giới trong thời gian 1996-2008
Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, riêng ở châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước
dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước
còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha, năng lượng gió phát triển liên tục trong nhiều năm
qua là nhờ sự nâng đỡ của chính phủ sở tại. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát
triển tại 3 quốc gia này. Công nghệ Đức (bên cạnh các phát triển mới từ Đan Mạch và Tây Ban
Nha) đã được sử dụng trên thị trường nhiều hơn trong những năm vừa qua.
Công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện gió vào năm 2007 được nâng lên 94.112
MW. Công suất này thay đổi dựa trên sức gió qua các năm, các nước, các vùng như chúng ta có
thể thấy trong bảng.
Công suất định mức năng lượng gió của các nước trên thế giới năm 2007
Sự phát triển của công suất điện gió trên thế giới theo khu vực
Tình hình năng lượng gió ở Việt Nam
Tiềm năng gió của Việt Nam rất lớn, vì thế việc nghiên cứu phát triển năng lượng gió là một
công việc cần thiết. Sự nghiên cứu triển khai năng lượng gió ở Việt Nam đã đi những bước đầu

tiên. Nhưng cơ bản sự phát triển năng lượng gió trong nước còn nhỏ lẻ, còn khá khiêm tốn so
với tiềm năng to lớn của Việt Nam. Hiện tại Việt Nam có tất cả 20 dự án diện gió với dự kiến sản
xụất 20 GW. Nguồn điện gió này sẽ kết nối với hệ thống điện lưới quốc gia và sẽ được phân phối
và quản lý bởi Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam. Trong thời gian qua (tháng 4 năm 2004), Việt
Nam đã lắp đặt trạm năng lượng gió công suất 858KW trên đảo Bạch Long Vĩ do chính phù tài
trợ và các tổ máy được chế tạo bởi hãng Technology SA (Tây Ban Nha). Ngoài ra Trung Tâm
Năng Lượng Tái Tạo và Thiết Bị Nhiệt (RECTARE) Đại học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh đã lắp
đặt trên 800 tuốc bin gió trong hơn 40 tỉnh thành với sự tài trợ của Hiệp hội Việt Nam – Thụy Sĩ
tập trung nhiều nhất gần Nha Trang, trong đó có gần 140 tuốc bin gió đã hoạt động. Ở Cần Giờ
thành phố Hồ Chí Minh với sự hỗ trợ của Pháp cũng đã lắp đặt được 50 tuốc bin gió. Tuy nhiên
những tuốc bin gió trên đều có công suất nhỏ khoảng vài KW mức độ thành công không cao vì
không được bảo dưỡng thường xuyên theo đúng yêu cầu.
Tháng 8-2008 Fuhrlaender AG, một tập đoàn sản xuất tuốc bin gió hàng đầu của Đức đã bàn
giao 5 tổ máy (cánh quạt gió) sản xuất điện gió đầu tiên cho dự án điện gió tại Tuy Phong, Bình
Thuận với mỗi tổ máy có công suất 1.5MW (cũng xin ghi nhận nơi đây thời tiết ở Tuy Phong rất
khô khan, nhưng có nhiều nắng vá gió. Tốc độ gió trung bình ở đây là 6.7 m/s). Tổ máy đầu tiên
được lắp đặt vào tháng 11-2008 và chính thức hòan thành kết nối vào điện lưới quốc gia vào
tháng 8 năm 2009 (xem Hình 3).
Năm tổ máy của nhà máy điện gió tầm cỡ MW đầu tiên ở Việt Nam ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy
Phong, tỉnh Bình Thuận. Chiều cao của mỗi cái tháp là 103.75 m và đường kính của cánh quạt là
37.5 m.
Tòan bộ thiết bị của 15 tổ máy còn lại của giai đọan 1 sẽ được hòan thành trong thời gian sắp tới
để hòan tất việc lắp đặt toàn bộ 20 tổ máy cho giai đọan 1. Tổng công suất của nhà máy điện gió
tại Bình Thuận trong giai đoạn này là 30MW do Công Ty Cổ Phần Năng Lượng Tái Ttạo Việt
Nam (REVN) làm chủ đầu tư. Thời gian hoạt động của dự án là 49 năm. Nhà máy được xây
dựng trên diện tích 328ha. Theo kế hoạch giai đoạn 2 sẽ mở rộng sau đó với công suất lên
120MW.
Tháng 10-2008 tại Hà Nội đã diễn ra lễ ký kết giữa Tổng Công Ty Điện Lực Dầu Khí Việt Nam
(PV Power) thuộc Tập Đoàn Dầu Khí Việt Nam và Tập Đoàn Luyện Kim của Argentina
Industrias Metallurgica Pescamona S.A.I.yF (IMPSA) thỏa thuận chi tiết về việc sản suất và phát

triển các dự án điện gió và thủy điện tại Việt Nam. Hai bên đã đồng ý góp vốn để kinh doanh và
thương mại hóa tuốc bin gió, phát triển và quản lý các dự án điện gió, cung cấp các dịch vụ bảo
trì, sửa chữa các thiết bị điện gió ở Việt Nam. Hai bên cũng đã kí thỏa thuận hợp tác triển khai
nhà máy điện gió công suất 1 GW trên diện tích 10.000 ha nằm cách xã Hòa Thắng huyện Bắc
Bình tỉnh Bình Thuận khoảng 6 km về hướng đông bắc. Nhà máy sẽ được lắp đặt tuốc bin gió
IMPESA Unipower IWP –Class II công suất 2,1MW các tổ máy gồm nhiều tuốc bin gió cho
phép sản xuất 5,5Gwh/năm. Dự kiến tổng vốn đầu tư cho dự án là 2,35 tỷ USD trong 5 năm. Hai
bên cũng thỏa thuẩn về dự án sản suất tuốc bin gió công suất 2MW có sải cánh quạt dài 80m cho
Việt Nam và cho xuất khẩu.
Những đế án khác chẳng hạn như: (i) Phương Mai - Quy-Nhơn với công xuất 2.5 MW do chuyên
viên tập đòan Avantis Energy Group; (ii) hai đề án với công xuất 150 MW & 80 MW tại tỉnh
Lâm Đồng đang được tích cực triễn khai; (iii) Công ty Thụy Sĩ Aerogie Plus Solution AG lắp đặt
nhà máy điện gió có công xuất 7.5 MW kết hợp với động cơ diesel tại Côn Đảo , tỉnh Bà Rịa-
Vũng Tàu.
Năng lượng mặt trời:
Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng do nhu cầu và những tiến
bộ kĩ thuật trong việc sử dụng năng lượng mặt trời. Sản lượng điện mặt trời tăng 48% một năm
kể từ 2002, nghĩa là cứ hai năm lại tăng gấp đôi và đã giúp ngành năng lượng này đạt tốc độ tăng
trưởng cao nhất thế giới. Dữ liệu đến hết năm 2007 cho biết toàn thế giới đạt 12400 MW công
suất điện mặt trời trong đó khoảng 90% hòa vào mạng lưới điện chung, còn lại được lắp trên
tường hay mái của nhiều tòa nhà gọi là hệ thống tích hơp điện mặt trời cho tòa nhà. Nhiều ưu đãi
tài chính như trợ thuế đã giúp ngành điện mặt trời ở một vài nước như Đức, Nhật, Israel, Hoa
Kỳ, Úc phát triển nhanh chóng.
Biểu đồ công suất điện mặt trời trên thế giới
Sản lượng điện mặt trời của một số quốc gia
Tình hình năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều
nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới. Đó là cơ sở rất lớn để đất nước chúng ta
phát triển ngành công nghiệp điện mặt trời.
Một số dự án điện mặt trời đã được lắp đặt tại Việt Nam:

Dự án điện mặt trời nối lưới đầu tiên ở Việt Nam trên nóc tòa nhà Bộ Công Thương. Dự án có
công suất 12kWp gồm 52module x 230Wp.Sử dụng pin của hãng SolarWorld. Do CHLB Đức tài
trợ, công ty Altus của Đức và Trung tâm Năng lượng mới ĐHBK Hà Nội kết hợp triển khai.
Dự án Phát điện hỗn hợp Pin mặt trời- Diesel ở thôn Bãi Hương, Cù Lao Chàm, Quảng Nam. Dự
án gồm có 166 tấm pin mặt trời công suất 28KW và 2 máy phát có tổng công suất 20KW do
Công ty Systech lắp đặt. Tổng vốn đầu tư 412.000USD trong đó chính phủ Thụy Điển tài trợ
332.000USD, còn lại do tỉnh Quảng Nam đầu tư.
Trung tâm Hội nghị Quốc gia Mỹ Đình. Tổng công suất 154KW
Pin mặt trời cho các đảo Trường Sa. Trên quần đảo hiện có tới 4.093 tấm pin mặt trời 220wp. Dự
án thử nghiệm “Ứng dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió cung cấp điện cho quần đảo
Trường Sa”. Dự án được thực hiện trong thời gian 24 tháng với tổng kinh phí đầu tư 5,8 tỷ đồng.
Vì những ưu điểm và tiềm năng của năng lượng gió và năng lượng mặt trời, trong tài liệu này
chúng ta sẽ đi sâu phân tích hai loại năng lượng trên.
4. Năng lượng mặt trời
i. Mặt Trời và Trái Đất
Mặt trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,390.10
6
km (lớn hơn 110 lần đường
kính trái đất),cách xa trái đất 150.10
6
km (ánh sáng mặt trời cần khoảng 8 phút để vượt qua
khoảng này đến trái đất). Khối lượng mặt trời khoảng M
0

=2.10
30
kg. Nhiệt độ T
0

trung tâm

mặt trời thay đổi trong khoảng từ10.10
6
K đến 20.10
6
K, nhiệt độ trung bình khoảng
15600000 K.
Với nhiệt độ này vật chất không thể giữ được cấu trúc
trật tự thông thường gồm
các nguyên tử và phân tử. Nó trở thành plasma trong đó các hạt nhân của nguyên tử chuyển
động tách biệt
với các electron. Khi các hạt nhân tự do va chạm với nhau sẽ xuất hiện
những
vụ nổ nhiệt hạch. Khi quan sát tính chất của vật chất nguội hơn trên bề mặt nhìn thấy được
của mặt trời, các nhà khoa học đã kết luận rằng có phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở trong lòng
mặt trời. Về cấu trúc, mặt trời có thể chia làm 4 vùng, tất cả hợp thành một khối cầu khí khổng
lồ. Vùng giữa gọi là nhân hay“lõi”có những chuyển động đối lưu, nơi xảy ra những phản ứng
nhiệt hạt nhân tạo nên nguồn năng lượng mặt trời, vùng này có bán kính khoảng 175.000km,
khối lượng riêng 160kg/dm
3
, nhiệt độ ước tính từ 14 đến 20 triệu độ, áp suất vào khoảng
hàng trăm tỷ atmotphe. Vùng kế tiếp là vùng trung gian còn gọi là vùng “đổi ngược”qua đó
năng lượng truyền từ trong ra ngoài,vật chất ở vùng này gồm có sắt (Fe), can xi(Ca), nát tri
(Na),stronti (Sr),crôm (Cr),kền (Ni),cácbon ( C), silíc (Si) và các khí như hiđrô (H
2
), hêli (He),
chiều dày vùng này khoảng 400.000.
Tiếp theo là vùng “đối lưu” dày 125.000km và vùng “quang cầu”có nhiệt độ khoảng 6000K,
dày 1000km ở vùng này gồm các bọt khí sôi sục, có chỗ tạo ra các vết đen, là các hố xoáy có
nhiệt độ thấp khoảng 4500
0

K và các tai lửa có nhiệt độ từ 7000 -10000
0
K.
Vùng ngoài cùng là vùng bất định và gọi là“khí quyển” của mặt trời. Nhiệt độ bề mặt của mặt
trời khoảng 5762
0
K nghĩa là có giá trị đủ lớn để các nguyên tử tồn tại trong trạng thái kích
thích, đồng thời đủ nhỏ để ở đây thỉnh thoảng lại xuất hiện những nguyên tử bình thường và
các cấu trúc phân tử. Dựa trên cơ sở phân tích các phổ bức xạ và hấp thụ của mặt trời người ta
xác định được rằng trên mặt trời có ít nhất 2/3 số nguyên tố tìm thấy trên trái đất. Nguyên tố
phổ biến nhất trên mặt trời là nguyên tố nhẹ nhất : Hydro. Vật chất của mặt trời bao gồm
khoảng 92,1% là Hydro và gần 7,8% là Hêli, 0,1% là các nguyên tố khác. Nguồn năng lượng
bức xạ chủ yếu của mặt trời là do phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân Hydro, phản ứng này
đưa đến sự tạo thành Hêli. Hạt nhân của Hydro có một hạt mang điện dương là proton, thông
thường những hạt mang điện cùng dấu đẩy nhau, nhưng ở nhiệt độ đủ cao chuyển động của
chúng sẽ nhanh tới mức chúng có thể tiến gần tới nhau ở một khoảng cách mà ở đó có thể kết
hợp với nhau dưới tác dụng của các lực hút. Khi đó cứ 4 hạt nhân Hyđrô
lại tạo ra một hạt
nhân Hêli, 2 neutrino và một lượng bức xạ

γ

4H
1
1

→
He
2
4

+ 2 Neutrino +
γ
Neutrino là hạt không mang điện, rất bền và có khả năng đâm xuyên rất lớn. Sau phản ứng
các Neutrino lập tức rời khỏi phạm vi mặt trời và không tham gia vào các “biến cố” sau
đó.
Trong quá trình diễn biến của phản ứng có
một lượng vật chất của mặt trời bị mất đi.
Khối lượng của mặt trời do đó mỗi giây
giảm khoang 4.10
6

tấn, tuy nhiên theo các
nhà nghiên cứu, trạng thái của mặt trời vẫn
không thay đổi trong thời gian hàng tỷ năm
nữa. Mỗi ngày mặt trời sản xuất một nguồn
năng lượng qua phản ứng nhiệt hạch lên
đến 9.10
24
kWh (tức là chưa đầy một phần
triệu giây mặt trời đã giải phóng ra một lượng năng lượng tương đương với tổng số điện năng
sản xuất trong một năm trên trái đất).
Trái đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt trời, đồng thời cũng là hành tinh lớn nhất trong các hành
tinh đất đá của hệ Mặt trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất. Trái đất còn được biết
tên với các tên “thế giới”, “hành tinh xanh” hay “Địa cầu”, là của hàng triệu loài sinh vật, trong
đó có con người và cho đến nay là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến là có sự sống. Hành
tinh này hình thành cách đây 4,55 tỷ năm và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó khoảng 1 tỷ
năm trước.
Hình dạng của Trái Đất rất gần với hình phỏng cầu là hình cầu bị nén dọc theo hướng từ địa cực
tới chỗ phình ra ở xích đạo. Phần phình ra này là kết quả của quá trình tự quay và khiến cho độ

dài đường kính tại đường xích đạo dài hơn 43 km so với độ dài đường kính tính từ cực tới cực.
Độ dài đường kính trung bình của hình phỏng cầu tham chiếu vào khoảng 12.745 km, xấp xỉ với
40.000 km/π, mét được định nghĩa bằng 1/10.000.000 khoảng cách từ xích đạo đến cực Bắc đo
qua Paris, Pháp.
Phần bên trong của Trái Đất, giống như của các hành tinh có đất đá khác, về mặt hóa học được
chia thành lớp vỏ ngoài rắn là các loại hợp chất silic, lớp phủ có độ nhớt cao, lớp lõi ngoài lỏng
có độ nhớt thấp hơn lớp phủ, lớp lõi trong rắn. Lớp lõi ngoài lỏng tạo ra từ trường yếu vì sự đối
lưu của các vật chất dẫn điện của lớp này.Các vật chất mới thường xuyên tìm kiếm đường ra bề
mặt thông qua các núi lửa và các vết đứt gẫy ở đáy đại dương ( thuyết trôi dạt lục địa). Phần lớn
lớp vỏ ngoài nhỏ hơn 100 triệu (1×10
8
) năm tuổi; những phần già nhất của lớp vỏ ngoài vào
khoảng 4,4 tỷ (4,4×10
9
) năm tuổi
Hình: Cấu tạo bên trong trái đất.
Về cấu tạo, bên trong Trái đất được chia làm 4 lớp.Trong cùng là nhân trong, có bán kính r ≤
1300 km, nhiệt độ T ≥ 4000 K, gồm Sắt và Niken bị nén cứng. Tiếp theo là nhân ngoài, có r ϵ
(1300 ÷ 3500)km , nhiệt độ T ϵ ( 2000 ÷ 4000 )K, gồm Sắt và Niken lỏng. Kế tiếp là lớp magma
lỏng, chủ yếu gồm SiO và Sắt, có r ϵ ( 3500 ÷ 6350 )km , nhiệt độ T ϵ ( 1000 ÷ 2000 )K. Ngoài
cùng là lớp vỏ cứng dày trung bình 25 km, có nhiệt độ T ϵ ( 300 ÷ 1000 )
0
K, chủ yếu gồm SiO và
H
2
O. Lớp vỏ gồm 7 mảng lớn và hơn 100 mảng nhỏ ghép lại, chúng trôi trượt và va đập nhau,
gây ra động đất và núi lửa, làm thay đổi địa hình.
Khí quyển trái đất:
Khí quyển trái đất là một lớp các chất khí bao quoanh Trái đất và được giử lại bởi lực hấp dẫn
của trái đất. Chiều dày khí quyển khoảng 800 km bao gồm nitơ (78,1% theo thể tích) và ôxy

(20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxít cacbon (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và
một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức
xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm.
Khí quyển của trái đất có thể chia làm 4 tầng:
Tầng dưới cùng nhất gọi là tầng đối lưu, gần 95 % tổng khối lượng nước trong khí quyển phân
bố ở đây. Nó có chiều dày chỉ khoảng 14 km, gần như toàn bộ sự trao đổi năng lượng xãy ra
trong tầng này. Trái đất được hâm nóng lên nhờ ánh sáng mặt trời, nhiệt độ trung bình trên bề
mặt Trái đất khoảng 15
0
C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và
nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi
vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù đều diễn ra ở tầng đối
lưu.
Tiếp theo tầng đối lưu là tầng bình lưu, tại đây nhiệt độ bắt đầu tăng. Nhiệt độ giữa vùng chuyển
tiếp giữa vùng đối lưu và vùng bình lưu khoảng -500C, càng lên cao nhiệt độ càng tăng. Tại ranh
giới của vùng bình lưu ở độ cao khoảng 50 km nhiệt độ ở khoảng 0 0C. Nguyên nhân gây ra hiện
tượng này là do các phân tử oxy (O2) và ozon (O3) hấp thụ một phần tia cực tím đến từ mặt trời.
Do vậy, nếu không có sự ngăn cản này các sinh vật trên trái đất sẽ bị hủy diệt. Tuy nhiên, những
hoạt động của con người đã đẩy sự sống trên trái đất vào tình trạng nguy hiểm.
Trong tầng giữa, có độ cao từ 50 km trở lên đến độ cao khoảng 80 km nhiệt độ chỉ khoảng -90
0
C.
Càng lên cao nhiệt độ tăng trở lại và sự cấu tạo của khí quyển hầu như thay đổi hoàn toàn. Nhiệt
lượng bức xạ rất mạnh của mặt trời làm tách các phân tử ra để tạo thành các ion và electron. Vì
thế người ta gọi tầng này là tầng điện ly, các sóng điện từ bị phản xạ trong tầng này.
Càng lên cao, bức xạ mặt trời càng mạnh, ở độ cao khoảng 600 km nhiệt độ lên đến 1000 0C.
Càng lên cao khí quyển càng mỏng và không có một ranh giới rõ ràng phân biệt giữa khí quyển
trái đất và không gian. Các nhà khoa học thống nhất rằng khí quyển chuẩn của trái đất có độ cao
800 km. Tại đây, do bức xạ môi trường nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi
nước, CO2 chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+,

O+, O2+, NO3-, NO2 và nhiều hạt bị ion hóa phóng xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt
trời vùng tử ngoại xa.
Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao của khí quyển
ii. Bức xạ Mặt Trời
Trong toàn bộ bức xạ của mặt trời, bức xạ liên quan trực tiếp đến các phản ứng hạt nhân xảy ra
trong nhân mặt trời không quá 3%. Bức xạ γ ban đầu khi đi qua 5.10
5
km chiều dày của lớp vật
chất mặt trời bị biến đổi rất mạnh. Tất cả các dạng của bức xạ điện từ đều có bản chất sóng và
chúng khác nhau ở bước sóng. Bức xạ γ là sóng ngắn nhất trong các sóng đó (hình 2.1), từ tâm
mặt trời đi ra do sự va chạm hoặc tán xạ mà năng lượng của chúng giảm đi và bây giờ chúng ứng
với bức xạ có bước sóng dài. Như vậy bức xạ chuyển thành bức xạ Rơnghen có bước sóng dài
hơn. Gần đến bề mặt trời nơi có nhiệt độ đủ thấp để có thể tồn tại vật chất trong trạng thái
nguyên tử và các cơ chế khác bắt đầu xảy ra.
Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài mặt trời là một phổ rộng trong
đó cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 10
1
- 10 μm và hầu như một nửa tổng năng lượng
mặt trời tập trung trong khoảng bước sóng 0,38 - 0,78μm (đó là vùng ánh sáng khả kiến).
Khi truyền qua lớp khí quyển bao bọc quanh Trái đất, các chùm tia bức xạ bị hấp thụ và tán xạ
bởi tầng ozon, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một phần năng lượng được truyền trực tiếp
tới Trái đất. Đầu tiên oxi phân tử bình thường O
2
phân ly thành oxy nguyên tử O, để phá vỡ liên
kết phân tử đó, cần phải có proton bước sóng ngắn hơn 0,18μm, do đó proton (xem bức xạ như
các hạt rời rạc - proton) có năng lượng như vậy bị hấp thụ hoàn toàn. Chỉ một phần các nguyên
tử oxy kết hợp thành các phân tử, còn đại đa số các nguyên tử tương tác với các phân tử oxy
khác để tạo thành phân tử ozon O
3
, ozon cũng hấp thụ bức xạ tử ngoại nhưng với mức độ thấp

hơn so với oxy, dưới tác dụng của các photon với bước sóng ngắn hơn 0,32 μm, sự phân tách O
3
thành O
2
và O xảy ra. Như vậy hầu như toàn bộ năng lượng của bức xạ tử ngoại được sử dụng để
duy trì quá trình phân ly và hợp nhất của O, O
2
và O
3
, đó là một quá trình ổn định. Do quá trình
này khi đi qua khí quyển bức xạ tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lượng nhỏ hơn.